蛹虫草对非酒精性脂肪肝的改善作用及机制研究进展

2020-12-19李天娇程碧君文连奎

农产品加工 2020年5期

李天娇，程碧君，文连奎

（1.吉林农业科技学院食品工程学院，吉林长春 132101；2.吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春 130118）

0 引言

非酒精性脂肪肝病（NAFLD）是一种排除过度喝酒、药物损伤等其他肝损害因素，多见于消化系统疾病，特征为肝细胞中脂肪变性[1]。有NAFLD的患病人群可能同时伴有高血糖、高血压、肥胖、高甘油三脂和低密度脂蛋白等多种代谢紊乱。其中包括单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪肝炎（Non-alcoholic steatohepatitis，NASH）、非酒精性脂肪肝纤维化和肝硬化[2]。

近年来，随着生活水平的提高，由于高脂高糖饮食等不良生活习惯使得非NAFLD的发病率逐年上升，且渐趋年轻化。流行病学研究分析，NAFLD在西方国家的发生率已超过20%，已成为欧美等发达国家的第一大肝病[3]。在我国，NAFLD也成为第二大肝病，仅次于病毒性肝炎，形势越来越严重。目前，NAFLD已经成为造成健康体检人群肝酶学异最普遍的病因之一，并成为肝硬化前期病变之一[4]，因此对NAFLD的进一步研究具有非常重要的临床和社会意义。

但是，关于NAFLD的发病机制尚未完全清楚。因此，对于NAFLD的治疗未有明显的进展，仍处于保守治疗，如饮食调节、运动控制体重等减少危险因素，尚没有最理想的治疗方案。“二次打击”学说已被多半数学者接受，脂质在肝脏细胞的细胞质内的堆积（第一次打击），与此相关的主要是胰岛素的抵抗（Insulin Resistance，IR）为中心环节，肝细胞内游离自由基的大量产生，肝脏内的脂肪过度堆积等环节，由此从首次打击后，病程逐渐发展，触发了一系列的细胞毒素事件（第二次打击），以脂质过氧化、氧化应激和线粒体损伤等导致了肝脏的炎症反应[5-6]。IR可下调胰岛素代谢脂肪的能力，从而其抑制脂肪酶的作用被减弱，促使外周脂肪代谢增强，血清FFA浓度上升，而外周血的FFA可通过门静脉进入到肝脏中，导致肝细胞摄取脂肪增多[7-8]。

蛹虫草，是一种虫草属真菌，也称之为北虫草、虫草菌等，同类是野生冬虫夏草。在《新华本草纲要》中记载：“蛹虫草性平、味甘，有益肺肾，补精髓，止血化痰”。研究表明，蛹虫草具有防止动脉硬化、保护心脑组织、镇静催眠、增强巨噬细胞活性、抗癌、抗炎、抗菌、抗缺氧等药理作用[9]。围绕蛹虫草对于NAFLD的调节作用机制方面进行综述，探讨蛹虫草中活性成分在NAFLD中发挥的功效，为蛹虫草应用于NAFLD的治疗方面提供思路。

1 蛹虫草化学成分

已有研究表明，蛹虫草中含有多种活性化学成分，如虫草多糖、核苷类物质、蛋白质、氨基酸、甾醇、环肽、微量元素等。

1.1 虫草多糖

虫草多糖是蛹虫草中主要含有的活性成分之一。虫草多糖含量为3%～8%。张杰等人[10]在蛹虫草子实体的水提液中，通过分离得到3种虫草多糖，第1种为CPS-1鼠李糖-木糖-甘露糖-葡萄糖-半乳糖（1∶6.43∶25.6∶16.0∶13.8）；第 2种为CPS-2鼠李糖-葡萄糖-半乳糖（1∶4.46∶2.43）；第3种是CPS-3，由葡萄糖组成，分子量分别是2.3×104D，1.29×104D 和5.0×103D，CPS-1主要含有β糖苷健，CPS-2和CPS-3主要含有α糖苷健[10]。

大量研究发现，虫草多糖具有抗肿瘤作用，其对白血病细胞的繁殖具有抑制作用，且其抑制率高达80%[11]。另外，虫草多糖还能激活淋巴细胞和单核巨吞噬细胞，提升巨噬细胞的活性，促进淋巴细胞的转化，分泌更多抗体，增加机体的抗肿瘤效果[12]。

Nishida M等人[13]研究发现，虫草多糖不但对正常小鼠的降血糖效果显著，而且同样能降低STZ诱导的糖尿病小鼠的血糖，降低体内甘油酯及胆固醇含量。

吴冀宁等人[14]研究发现，虫草多糖能够改善肾间质纤维化程度，降低A-SMA和ILK蛋白的表达而提升E-cadherin的表达，抑制BMT，达到保护肾脏的作用。此外，有研究表明，虫草多糖能降低小鼠血清中丙氨酸氨基转移酶和天门冬氨酸氨基转移酶的活性，降低肝脏中TNF-A等炎症因子的含量，从而达到保护肝脏的功效[15]。

1.2 核苷类

蛹虫草含有腺苷、虫草素、尿苷、腺嘌呤、鸟嘌呤、尿嘧啶、次黄嘌呤、胸腺嘧啶等核苷类物质[16]。其中主要的活性成分虫草素具有抗肿瘤、抗病毒等功效。在《中华人民共和国药典》（2005版）中规定，腺苷是冬虫夏草质量评价的重要指标，其含量不得低于0.01%。腺苷具有多种生理活性，如扩张血管、镇静、促进造血调节腺苷环化酶活性等功能。已有试验显示，冬虫夏草中的核苷含量为1.46%，野生蛹虫草核苷含量为1.39%，人工培养的蛹虫草核苷含量为1.42%[17]。

研究发现，蛹虫草中的核苷类物质不但能够促进人外周血单核细胞化IL-10的分泌，而且还能抑制IL-2的产生，因而可以调节自身免疫能力，能够治疗一些炎症和自身免疫性疾病[18]。虫草素能够选择性地抑制mRNA的合成，抑制肿瘤细胞增殖，从而达到抗癌抗肿瘤的效果[19-22]。试验证明，腺苷对心肌细胞和神经元的超微结构具有保护作用，能够提升心脑功能[23-25]。

1.3 蛋白质

蛹虫草中蛋白质含量在30%左右，氨基酸含量约22%。蛹虫草中含有19种氨基酸，其中包括人体必需的8种氨基酸。每100 g蛹虫草中氨基酸总量可达11 g[26]。姜泓等人[27]发现，蛹虫草子实体通过提取、分离和纯化，获得虫草环肽A（cordycepetide A），具有免疫和抗真菌活性。

1.4 其他

D-甘露醇（虫草酸），分子式为C6H14O6，具有抗氧化、镇咳平喘等活性，人工蛹虫草中虫草酸含量为3%～10%[28]。虫草酸能够修复已受损的肺泡，保护肺部组织，在治疗支气管炎和各类肺部疾病上有着显著的效果。此外，虫草酸还有改善心肌、降血压、镇咳、祛痰等作用[29]。郑婷婷[30]发现，虫草酸可激活体内的免疫活性细胞，具有显著的抗肿瘤效果。

麦角甾醇又叫麦角固醇，是一种甾类化合物，有抗肿瘤、免疫调节和抗氧化作用。麦角甾醇是真菌中的一种特有甾醇，在蛹虫草中的含量比较恒定，常作为虫草的质量控制指标之一。段韶军等人[31]通过多种方法检测北虫草中麦角甾醇的含量，得出其平均值达到0.687%。目前，在人工蛹虫草中已分离鉴定了菜油甾醇、二氢菜籽甾醇、麦角甾醇、胡萝卜甙[32]。另外，蛹虫草中含有30多种微量元素，P含量最高，其次为 Na，K，Mg，Mn，Fe，Cu，Zn[33]等，Ni，Nb，Ce，Cs，As，Be，Ga，B，Ti，Li，Pb等含量较少，还发现Pt，Rb，Br，Cd，Y，Yb等微量元素[34]。

2 蛹虫草对非酒精性脂肪肝的调节作用机制

由于NAFLD发病机制尚未完全清楚，治疗NAFLD途径多样，整理了蛹虫草在NAFLD治疗上的基础研究，对蛹虫草中活性成分发挥的作用机制进行阐述。

2.1 AMPK信号通路

近年来，AMPK信号通路在脂质代谢中发挥着重要作用，越来越多地受到人们关注。研究发现，AMPK信号通路具有调控脂质代谢中关键酶活性的作用。AMPK是一种包含3个亚单位的异源三聚体蛋白，由α，β和γ组成[35]。对合成代谢或分解代谢起关键作用，如脂质的合成、氧化和脂解。AMPK可直接磷酸化蛋白质或通过多种途径调节基因转录[36]。AMPK是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是一种细胞能量传感器[37]。能量代谢失衡，细胞AMP/ATP比率增加，AMPK会被激活。另外，AMPK活化的另一环节是α亚基Thr172的磷酸化作用激活AMPK[38]。并且，AMPK活性与胆固醇和脂肪酸合成的关键调节剂羟基甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGCR）和乙酰辅酶A羧化酶（ACC）有关[39-40]。

Gao J等人[41]试验表明，虫草素饲喂高脂血症金黄地鼠和高脂膳食喂养的SD大鼠，胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、极低密度脂蛋白胆固醇指标降低，高密度脂蛋白含量升高。Guo P等人[42]研究发现，P-AMPK和磷酸化乙酰辅酶A羧化酶表达上调，并且，模型组地鼠中肝脏及腹后壁的脂质减少。Wang Z等人[43]认为，虫草素激活AMPK，可能是由于虫草素作为AMP类似物发挥其作用机制。应用计算机模拟分子对接技术表明，虫草素激活AMPK可能与AMPKγ亚基具有很强的亲和力有关。

苏岩等人[44]设计并合成了可有效沉默AMPKγ基因表达色慢病毒，通过感染HepG2人肝癌细胞建立稳定沉默AMPKγ基因的HepG2（siAMPKγ）细胞株进行究发现，虫草素并不会影响正常细胞或siAMPKγ细胞内AMPKγ蛋白的表达，但能够显著上调正常细胞内AMPK蛋白的磷酸化水平，而siAMPKγ细胞中，虫草素促AMPK磷酸化作用及脂质合成调节作用被显著抑制。试验表明，虫草素通过作用于AMPKγ亚基，激活AMPK，以调节脂质代谢。

2.2 固醇调节元件结合蛋白

固醇调节元件结合蛋白（Sterol regulatory element binding proteins，SREBP）是调节脂质代谢的关键转录因子。SREBP有3种亚型：SREBP-1a，SREBP-1c和SREBP-2。SREBP-1参与脂肪酸和甘油三酯合成基因的转录，脂肪生成途径也受到SREBP-1的控制。胆固醇生物合成由SREBP-2控制[45-47]。内质网（ER）膜中的裂解激活蛋白（SCAP）可与SREBP-1和SREBP-2结合。较低的胆固醇时，SCAP介导标准内质网转运到高尔基复合体，蛋白酶（S1P和S2P）可激活SREBP，蛋白酶将SREBP切割为片段（nSREBP），可以发挥转录因子作用[48]。同时，SCAP的构象受到胆固醇影响变化，作用与内质网膜蛋白（INSIG），从而使内质网与SREBP发生结合。胆固醇受到SREBP-2的调节，nSREBP-2转录输出会由于胆固醇的升高而抑制[49]。

钟丽萍等人[50]研究发现，虫草素可显著减少ob/ob小鼠肝脏脂质累积，并能降低SREBP-1c，FAS，HMGCR，HMGCS和GPAM mRNA脂质相关基因的表达。可见，虫草素可通过对脂质合成相关基因的抑制作用，从而减少了小鼠肝脏脂质的累积。

2.3 炎性细胞因子

TNF-α是炎性细胞因子中的主要调控因素，可产生IL-1和IL-6等细胞因子，在由单纯脂肪肝发展为肝炎及肝纤维化过程中发挥作用[51]。研究发现，IL-6的导致肝脏脂变、胰岛素抵抗和炎症程度的加剧[52]。IL-1β可选择性破坏胰岛β细胞，促进细胞凋亡，生成一氧化氮，进而促进胰岛素抵抗[53]。

Jin Li等人[54]研究表明，虫草素使TNF-α、IL-6和IL-1β表达下降，改善了NAFLD小鼠的炎症反应。同时发现，模型组小鼠肝脏中的IL-6和IL-1β含量升高，而IL-6和IL-1βmRNA的表达未见明显升高。结果推测，这2种因子影响其蛋白的表达可能不是通过转录调控，还需要进一步研究。